DE4335834C2 - Non-volatile memory cell with an L-shaped floating gate electrode and method for its production - Google Patents

Non-volatile memory cell with an L-shaped floating gate electrode and method for its production

Info

Publication number
DE4335834C2
DE4335834C2 DE4335834A DE4335834A DE4335834C2 DE 4335834 C2 DE4335834 C2 DE 4335834C2 DE 4335834 A DE4335834 A DE 4335834A DE 4335834 A DE4335834 A DE 4335834A DE 4335834 C2 DE4335834 C2 DE 4335834C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gate electrode
region
floating gate
gate
flat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4335834A
Other languages
German (de)
Other versions
DE4335834A1 (en
Inventor
Hyun Sang Hwang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SK Hynix Inc
Original Assignee
Goldstar Electron Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US08/135,261 priority Critical patent/US5459091A/en
Application filed by Goldstar Electron Co Ltd filed Critical Goldstar Electron Co Ltd
Priority to DE4335834A priority patent/DE4335834C2/en
Publication of DE4335834A1 publication Critical patent/DE4335834A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE4335834C2 publication Critical patent/DE4335834C2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66825Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a floating gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42324Gate electrodes for transistors with a floating gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/788Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
    • H01L29/7881Programmable transistors with only two possible levels of programmation
    • H01L29/7884Programmable transistors with only two possible levels of programmation charging by hot carrier injection
    • H01L29/7886Hot carrier produced by avalanche breakdown of a PN junction, e.g. FAMOS
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B69/00Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine nichtflüchtige Speicherzelle mit einer L-förmigen potentialfreien Gateelektrode und ein Verfahren zu Ihrer Herstellung.The invention relates to a non-volatile memory cell with an L-shaped floating gate electrode and a process for its manufacture.

Im allgemeinen sind Speicherbauelemente entweder flüchtige Speicher oder nichtflüchtige Speicher. Bei einem flüchtigen Speicher kann neue Information eingespeichert werden, wobei abgespeicherte, alte Information gelöscht wird, während bei einem nichtflüchtigen Speicher "einprogrammierte" Information dauerhaft gespeichert wird.In general, memory devices are either volatile memory or non-volatile memory. With volatile memory, new information can be be stored, whereby stored, old information is deleted, while in the case of a non-volatile memory, "programmed" information is saved permanently.

Repräsentativ für einen flüchtigen Speicher ist ein RAM, bei dem es sich um ein Array von Speicherzellen handelt, die Information in binärer Form spei­ chern, wobei Information je nach Bedarf in eine beliebige Zelle oder aus dieser ausgele­ sen werden kann. Anders gesagt, ist ein RAM ein Lese/­ Schreib-Speicher. Andererseits ist in einem ROM, bei dem es sich um ein für nichtflüchtige Speicher repräsentatives Bau­ element handelt, "einprogrammierte" Information im Speicher abgelegt, und es wird nur ein Lesevorgang ausgeführt.RAM, which is representative of volatile memory is an array of memory cells that store information in binary form chern, whereby information each  in or out of any cell as needed can be sen. In other words, a RAM is a read / Write memory. On the other hand, in a ROM where it is a building representative of non-volatile storage element is "programmed" information in the memory filed, and only one read operation is carried out.

Als nichtflüchtiger Speicher sind auch ein löschbarer, pro­ grammierbarer ROM und ein elektrisch löschbarer, program­ mierbarer ROM bekannt, in denen die abgespeicherte Informa­ tion löschbar ist und neue Information einprogrammiert wer­ den kann. Solceh EPROMs und EEPROMs sind hinsichtlich des Programmiervorgangs identisch, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich des Löschvorgangs. Anders gesagt, ist es so, daß ein EPROM durch ultraviolettes Licht gelöscht werden kann, während ein EEPROM elektrisch gelöscht werden kann. Jedoch weisen ein EPROM und EEPROM dieselbe grundsätzliche Struktur und denselben grundsätzlichen Betrieb auf.As a non-volatile memory are also an erasable, pro programmable ROM and an electrically erasable, program mierbaren ROM known, in which the stored informa tion can be deleted and new information can be programmed that can. Solceh EPROMs and EEPROMs are in terms of Programming process identical, but differ regarding the deletion process. In other words, that an EPROM can be erased by ultraviolet light can while an EEPROM can be erased electrically. However, an EPROM and EEPROM have the same basic principles Structure and the same basic operation.

Beim Verkleinern eines EEPROM- oder eines EPROM-Bauelements bis in den unteren Submikrometerbereich hinein treten viele Schwierigkeiten auf wie z. B. die, daß der Kopplungsgrad und die Programmiergeschwindigkeit verringert sind. Demgemäß be­ steht eine Begrenzung für den Integrationsgrad.When scaling down an EEPROM or an EPROM component many enter into the lower submicrometer range Difficulties on such. B. the that the degree of coupling and the programming speed is reduced. Accordingly, be there is a limit to the degree of integration.

Nachfolgend werden EPROM- und EEPROM-Bauelemente aus dem Stand der Technik zusammen mit bei diesen auftretenden Schwierigkeiten diskutiert, um zu einem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung zu gelangen. Dabei wird auf die beigefügten Zeichnungen, anfangs auf Fig. 4, Bezug ge­ nommen. Es handelt sich um einen Querschnitt, der die Struk­ tur einer herkömmlichen EEPROM-Zelle mit symmetrischem Auf­ bau zeigt. Wie in Fig. 4 dargestellt, weist eine solche EEPROM-Zelle ein Halbleitersubstrat 11 auf, das durch einen Isolierfilm 12 gegen ein potentialfreies Gate 13 isoliert ist, das von einem Zwischenschicht-Isolierfilm 14 abgedeckt wird, der ein Steuergate 15 gegen das potentialfreie Gate isoliert. Im Substrat sind ein Sourcebereich 16 und ein Drainbereich 17 ausgebildet, die über einen Kanalbereich 18 voneiander getrennt sind, der sich mit dem Gate 13 über­ lappt.Prior art EPROM and EEPROM devices are discussed below along with the difficulties encountered in order to gain a better understanding of the background of the invention. Reference is made to the accompanying drawings, initially to FIG. 4. It is a cross section showing the structure of a conventional EEPROM cell with a symmetrical structure. As shown in FIG. 4, such an EEPROM cell has a semiconductor substrate 11 which is insulated by an insulating film 12 from a floating gate 13 , which is covered by an interlayer insulating film 14 which insulates a control gate 15 from the floating gate , A source region 16 and a drain region 17 are formed in the substrate and are separated from one another by a channel region 18 which overlaps with the gate 13 .

Information wird im potentialfreien Gate 13 abgespeichert, das auf dem zwischen dem Sourcebereich 16 und dem Drainbe­ reich 17 im Substrat ausgebildeten Kanalbereich 18 liegt. Der Mechanismus zum Abspeichern von Information geht dahin, daß beim Anlegen einer Spannung an das Steuergate 15 heiße Elektronen mit hoher Energie im Kanalbereich 18 erzeugt wer­ den und dann durch das an das Steuergate 15 angelegte elek­ trische Feld durch den Gateisolierfilm 12 hindurch in das potentialfreie Gate 13 injiziert und dort gespeichert wer­ den. Die im potentialfreien Gate 13 abgespeicherte Informa­ tion kann durch Einstrahlen ultravioletten Lichts gelöscht werden.Information is stored in the floating gate 13 , which lies on the channel region 18 formed in the substrate between the source region 16 and the drain region 17 . The mechanism for storing information is that when a voltage is applied to the control gate 15, hot electrons with high energy are generated in the channel region 18 and then through the applied to the control gate 15 electric field through the gate insulating film 12 through into the floating gate 13 injected and stored there. The information stored in the floating gate 13 can be deleted by irradiation of ultraviolet light.

Jedoch weist die symmetrische EPROM-Zelle, bei der sowohl der Sourcebereich 16 als auch der Drainbereich 17 mit dem Kanalbereich überlappen, einen niedrigen Kopplungsgrad auf, und es wird nur ein kleiner elektrischer Strom durch in ihm erzeugte heiße Elektronen erzeugt, was die Schwierigkeit zur Folge hat, daß der Programmierwirkungsgrad verringert wird. Darüber hinaus muß zum Erzielen eines relativ starken Gate­ stroms eine relativ hohe Spannung zum Programmieren an das Steuergate 15 angelegt werden. Jedoch ist eine verwickelte externe Schaltung dazu erforderlich, die hohe Spannung an das Steuergate anzulegen, so daß der Integrationsgrad der Zelle nicht ausreichend erhöht werden kann.However, the symmetrical EPROM cell in which both the source region 16 and the drain region 17 overlap with the channel region has a low degree of coupling, and only a small electric current is generated by hot electrons generated therein, which causes the problem has that the programming efficiency is reduced. In addition, to achieve a relatively strong gate current, a relatively high voltage must be applied to the control gate 15 for programming. However, an intricate external circuit is required to apply the high voltage to the control gate so that the degree of integration of the cell cannot be increased sufficiently.

Nachfolgend wird eine detaillierte Beschreibung zu einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen eines symmetrischen EPROM-Bauelements unter Bezugnahme auf Fig. 5 gegeben.The following is a detailed description of a conventional method for manufacturing a symmetrical EPROM device with reference to FIG. 5.

Zunächst wird in einem Schritt A über einem p-Substrat 21 ein Paar Gateoxidfilme 23 ausgebildet, auf dem dann ein Paar Gates 25, Steuergates 29 und Zwischenschicht-Isolierfilme 25 zwischen den Gates 25 und den Steuergates 29 ausgebildet werden. Anschließend wird ein dünner Isolierfilm auf der ge­ samten sich ergebenden Struktur ausgebildet.First, in a step A, a pair of gate oxide films 23 are formed over a p-type substrate 21 , on which a pair of gates 25 , control gates 29 and interlayer insulating films 25 are then formed between the gates 25 and the control gates 29 . Then, a thin insulating film is formed on the entire resulting structure.

Anschließend wird in einem Schritt B ein dicker Isolierfilm abgeschieden und dann anisotropem Ätzen unterzogen, um Ab­ standshalter 33 an Seitenwänden der Gates auszubilden.Then, in a step B, a thick insulating film is deposited and then subjected to anisotropic etching in order to form spacers 33 on side walls of the gates.

Ein Schritt C wird ausgeführt, um einen der an den Seiten­ wänden des Gates ausgebildeten Abstandshalter zu entfernen. Zu diesem Zweck wird ein Photoresistfilm über die ganze Struktur aufgetragen und dann einem Musterbildungsvorgang unterzogen, um ein Photoresistmuster 35 auszubilden, durch das der an einer Seitenwand des Gates ausgebildete Abstands­ halter 33 freigelegt wird.Step C is performed to remove one of the spacers formed on the side walls of the gate. For this purpose, a photoresist film is applied over the entire structure and then subjected to a patterning process to form a photoresist pattern 35 , through which the spacer 33 formed on a side wall of the gate is exposed.

Schließlich werden in einem Schritt D ein Source und ein Drainbereich ausgebildet. Unter Verwendung des Isolierfilms 31 als Ätzstopp wird der freigelegte Abstandshalter 33 durch Trockenätzen entfernt. Danach wird das Photoresistmuster 35 entfernt, wobei es den an einer Seitenwand des Gates ausge­ bildeten Abstandshalter zurückläßt. Darauf folgend werden n-Dotierstoffe mit hoher Dichte in das Substrat implantiert, um in diesem Fremdstoffbereich 37 und 39 auszubilden. Bei­ spielsweise wirkt der n+-Fremdstoffbereich 37 als Source­ bereich der Speicherzelle, während der n+-Fremdstoffbereich 39 als Drainbereich wirkt.Finally, a source and a drain region are formed in a step D. Using the insulating film 31 as an etching stop, the exposed spacer 33 is removed by dry etching. Thereafter, the photoresist pattern 35 is removed, leaving the spacer formed on a side wall of the gate. Subsequently, high density n-type impurities are implanted in the substrate to form 37 and 39 in this impurity region. For example, the n + impurity region 37 acts as the source region of the memory cell, while the n + impurity region 39 acts as the drain region.

Bei einem herkömmlichen EPROM-Bauelement mit Schichtgate­ struktur wird der Sourcebereich 37 mit solcher asymmetri­ scher Struktur ausgebildet, daß der Sourcebereich 37 das Gate überlappt, jedoch der Drainbereich 39 dieses nicht überlappt. Bei einem solchen EPROM-Bauelement mit Schicht­ struktur ist es erforderlich, an den Drainbereich 32 zum Programmieren eine hohe Spannung anzulegen. Die Hochspannung ermöglicht es, daß ein starker Gatestrom fließt, so daß die Programmiergeschwindigkeit schneller als beim herkömmlichen symmetrischen EPROM-Bauelement ist.In a conventional EPROM component with a layer gate structure, the source region 37 is formed with such an asymmetrical structure that the source region 37 overlaps the gate, but the drain region 39 does not overlap it. In such an EPROM component with a layered structure, it is necessary to apply a high voltage to the drain region 32 for programming. The high voltage enables a strong gate current to flow, so that the programming speed is faster than that of the conventional symmetrical EPROM device.

Jedoch hat das herkömmliche Verfahren zum Herstellen eines asymmetrischen EPROM-Bauelements mit einem Photoätzprozeß eine Begrenzung hinsichtlich hoher Integrationsdichte für Zellen, da das Gate durch einen herkömmlichen Photoätzprozeß nicht mit Submikrometergröße festgelegt werden kann.However, the conventional method of manufacturing one Asymmetric EPROM device with a photoetching process a limitation on high integration density for Cells, since the gate by a conventional photoetching process cannot be set with submicron size.

Darüber hinaus ist, wie dies aus Fig. 5 erkennbar ist, der Kopplungsgrad zwischen dem Steuergate und dem potentialfrei­ en Gate klein, wodurch die Schwierigkeit auftritt, daß der Programmierwirkungsgrad verringert ist.In addition, as can be seen from Fig. 5, the coupling degree between the control gate and the floating gate is small, whereby there arises a problem that the programming efficiency is reduced.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt eines herkömmlichen asymme­ trischen EEPROM-Bauelements. Das Bauelement ist auf einem Substrat 41 ausgebildet, in dem ein Drainbereich 43 mit fla­ chem Übergang und ein relativ tiefer Sourcebereich ausgebil­ det sind, die einen Kanal 44 zwischen sich festlegen. Bei diesem Bauelement ist ein Gateisolierfilm 45 über dem Kanal­ bereich 44 ausgebildet, und zwar bis in den Drainbereich 43 hinein, überlappend mit einem Teil des Sourcebereichs 42. Über dem Gateisolierfilm 45 ist ein potentialfreies Gate 46 ausgebildet, das durch einen Zwischenschicht-Isolierfilm 47 gegen ein Steuergate 48 isoliert ist, um für hohe Kapazität zu sorgen. Fig. 6 shows a cross section of a conventional asymmetrical EEPROM device. The component is formed on a substrate 41 in which a drain region 43 with a flat transition and a relatively deep source region are formed, which define a channel 44 between them. In this component, a gate insulating film 45 is formed over the channel region 44 , namely into the drain region 43 , overlapping with a part of the source region 42 . A floating gate 46 is formed over the gate insulating film 45 and is insulated from a control gate 48 by an interlayer insulating film 47 to provide high capacitance.

Obwohl die herkömmliche EEPROM-Zelle asymmetrische Struktur aufweist, unterscheidet sie sich dennoch vom asymmetrischen EPROM-Bauelement gemäß Fig. 5. D. h., daß beim EEPROM-Bau­ element der Sourcebereich 42 und der Drainbereich 43 das Gate einzeln überlappen, wobei der erstere aus einem Diffu­ sionsbereich 42-1 mit flachem Übergang und einem Diffusions­ bereich 42-2 mit tiefem Übergang besteht und der letztere aus einem einzigen, flachen Diffusionsbereich besteht.Although the conventional EEPROM cell has an asymmetrical structure, it differs from the asymmetrical EPROM component according to FIG. 5. That is, in the EEPROM component, the source region 42 and the drain region 43 individually overlap the gate, the former consists of a diffusion region 42-1 with a flat transition and a diffusion region 42-2 with a deep transition and the latter consists of a single, flat diffusion region.

Bei der herkömmlichen EEPROM-Struktur werden heiße Elektro­ nen im Kanalbereich 44 erzeugt, wenn der Drainbereich 43 mit höherer Spannung versorgt wird als der Sourcebereich 42 und das Steuergate 48 mit sehr viel höherer Spannung versorgt wird. Diese heißen Elektroden werden dann über den Gatefilm 45 in das potentialfreie Gate 46 injiziert und dort einge­ speichert. Demgemäß ist Information in das EEPROM-Bauelement einprogrammiert.In the conventional EEPROM structure, hot electrons are generated in the channel region 44 when the drain region 43 is supplied with a higher voltage than the source region 42 and the control gate 48 is supplied with a much higher voltage. These hot electrodes are then injected via the gate film 45 into the floating gate 46 and stored there. Accordingly, information is programmed into the EEPROM component.

Ein Löschvorgang wird dadurch ausgeführt, daß der Drainbe­ reich 43 auf Potentialfrei geschaltet wird und ein hohe Spannung an den Sourcebereich 42 angelegt wird, wobei das Steuergate 48 auf Massepotential gehalten wird. Unter dieser Bedingung erfolgt Tunneln zwischen den übereinanderliegenden Abschnitten des potentialfreien Gates 46 und des Sourcebe­ reichs 42, so daß die im potentialfreien Gate 46 abgespei­ cherte Information gelöscht wird.An erasing process is carried out by switching the drain region 43 to potential-free and applying a high voltage to the source region 42 , the control gate 48 being kept at ground potential. Under this condition, tunneling takes place between the superimposed sections of the floating gate 46 and the source region 42 , so that the information stored in the floating gate 46 is deleted.

Beim herkömmlichen EEPROM-Bauelement spielt die kapazitive Kopplung zwischen dem potentialfreien Gate 46 und dem Steu­ ergate 48 eine wichtige Rolle zum Festlegen der Ladungsmen­ ge, die im potentialfreien Gate 46 abgespeichert werden und diesem entnommen werden kann. Anders gesagt, wird ein star­ ker Gatestrom erzeugt, wenn der kapazitive Kopplungsgrad groß ist. Demgemäß ist die Programmiergeschwindigkeit er­ höht.In the conventional EEPROM device, the capacitive coupling between the floating gate 46 and the STEU 48 plays ge an important role for defining the Ladungsmen ergate that are stored in the floating gate 46 and this can be removed. In other words, a strong gate current is generated when the capacitive coupling degree is large. Accordingly, the programming speed is increased.

Ein derartiges EPROM-Bauelement, wie es anhand der Fig. 4, 5 und 6 dargestellt ist, ist aus der US 4,852,062 be­ kannt. Such an EPROM component, as shown in FIGS . 4, 5 and 6, is known from US 4,852,062.

Da bei einem solchen herkömmlichen EEPROM-Bauelement wie auch beim EPROM-Bauelement in Fig. 5 das potentialfreie Gate und das Steuergate als ebene Struktur vorliegen, muss die Länge des Gates vergrößert werden, um den Überlappungsbereich zwischen dem potentialfreien Gate 46 und dem Steuergate 48 zu erhöhen. Jedoch hat die Länge des Gates Einfluss auf den Integrationsgrad des Bauelements, sodass eine Beschränkung für die Größe besteht und demgemäß auch der Überlappungsbereich zwischen des Gates begrenzt ist. Demgemäß nimmt der Kopplungsgrand mit zunehmender Integ­ rationsdichte ab, wodurch die Programmiergeschwindigkeit langsam wird.Since as well as the floating gate and the control gate are present in such a conventional EEPROM device in the EPROM device shown in FIG. 5 as a planar structure, the length must be of the gate can be increased to the overlap area between the floating gate 46 and control gate 48 to increase. However, the length of the gate has an influence on the degree of integration of the component, so that there is a limitation for the size and accordingly the area of overlap between the gate is also limited. Accordingly, the coupling level decreases with increasing integration density, whereby the programming speed becomes slow.

Aus der US 5,138,573 ist bereits ein Verfahren zum Herstellen eines nicht­ flüchtigen Speichers mit folgenden Schritten bekannt:
A method for producing a non-volatile memory with the following steps is already known from US Pat. No. 5,138,573:

  • - Abscheiden eines CVD-Oxidfilms über einem Halbleitersubstrat vom ers­ ten Leitungstyp; Photoätzen des CVD-Oxidfilms, um einen Teil desselben auf dem Substrat zurückzulassen; Ausbilden eines Gateoxidfilms auf den freige­ legten Teil des Substrats; Aufbringen eines ersten Polysiliziumfilms über der gesamten sich jeweils ergebenden Struktur; Rückätzen des ersten Polysilizi­ umfilms, um ein potentialfreies Gate zu bilden; Implantieren von Dotierstof­ fen vom zweiten Leitungstyp in das Substrat, um Drainbereiche zu bilden; Be­ seitigen des CVD-Oxidfilms, Aufbringen eines Isolierfilms und eines zweiten Polysiliziumfilms, Ätzen des zweiten Polysiliziumfilms und des Isolierfilms, um ein das potentialfreie Gate überdeckende Steuergate zu erhalten und das Substrat ansonsten freizulegen; Implantieren von Dotierstoffen vom zweiten Leitungstyp um Sourcebereiche zu bilden; Auftragen eines Oxidfilms über der gesamten sich ergebenden Struktur, und anisotopes Rückätzen des Oxidfilms, um Abstandshalter an beiden Seiten des Gates auszubilden.- Deposition of a CVD oxide film over a semiconductor substrate from the first th line type; Photo-etch the CVD oxide film around a part of it leaving the substrate behind; Form a gate oxide film on the free one placed part of the substrate; Applying a first polysilicon film over the overall resulting structure; Etching back the first polysilicon film to form a floating gate; Implanting dopant fen of the second conductivity type into the substrate to form drain regions; Be sides of the CVD oxide film, application of an insulating film and a second Polysilicon film, etching of the second polysilicon film and the insulating film, to obtain a control gate covering the floating gate and the Otherwise expose substrate; Implanting dopants from the second Conduction type to form source areas; Apply an oxide film over the overall resulting structure, and anisotope etching back of the oxide film, to form spacers on both sides of the gate.

Die US 5,138,573 zeigt somit einen nichtflüchtigen Speicher, der ein sich im Wesentlichen senkrecht zum Substrat erstreckendes potentialungebundenes Gate aufweist, auf dem ein U-förmiges Steuergate so angeordnet ist, dass das Steuergerät das potentialungebundene Gate übergreift. An dem so aufgebau­ ten Stapelgate sind Seitenwandisolatoren vorgesehen. Ein Sourcebereich ho­ her Dichte vom zweiten Leitungstyp ist so im Substrat ausgebildet, dass er sich bis an den Rand des Steuergates erstreckt, während der Drainbereich ei­ nen ersten Bereich hoher Dichte, der sich unter das Steuergate bis zum Floa­ tinggate erstreckt, und einen zweiten Bereich hoher Dichte aufweist, der im ersten Bereich ausgebildet ist und sich bis an den Rand des Steuergates er­ streckt.The US 5,138,573 thus shows a non-volatile memory, which is in the Potential-independent, essentially perpendicular to the substrate Gate, on which a U-shaped control gate is arranged so that the Control unit overlaps the floating gate. On the so constructed Side wall insulators are provided in the stack gate. A source area ho forth density of the second conductivity type is formed in the substrate so that it extends to the edge of the control gate, while the drain region ei A first area of high density, which is under the control gate to the Floa tinggate extends, and has a second high density region, which in the first area is formed and it extends to the edge of the control gate stretches.

Aus der JP 61-58272 A ist eine weitere nichtflüchtige Speicherzelle bekannt, bei der ein Floatinggate sich im Wesentlichen senkrecht zum Substrat er­ streckt. Ein L-förmiges Steuergate ist an dem Floatinggate so ausgebildet, dass es mit seinem langen sich senkrecht zum Substrat erstreckenden Schen­ kel benachbart zum Floatinggate liegt, während es mit seinem kurzen Schen­ kel auf einem Gateisolierfilm auf dem Substrat aufsteht.Another non-volatile memory cell is known from JP 61-58272 A, where a floating gate is essentially perpendicular to the substrate stretches. An L-shaped control gate is formed on the floating gate so  that it has a long leg extending perpendicular to the substrate kel is adjacent to the floating gate, while it is with its short Schen kel on a gate insulating film on the substrate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nichtflüchtige Speicherzelle an­ zugeben, bei der der Kopplungsgrad deutlich verbessert und der Gatestrom maximiert ist, während die Abmessungen der Gateelektrode im unteren Submikrome­ terbereich liegen, sodass eine hohe Integrationsdichte erzielt werden kann. Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es ein Verfahren zum Herstellen ei­ ner derartigen nichtflüchtigen Speicherzelle anzugeben.The invention has for its object a non-volatile memory cell admit that the degree of coupling improves significantly and the gate current is maximized, while the dimensions of the gate electrode in the lower submicron range, so that a high integration density can be achieved. Another object of this invention is a method of making egg specify such a non-volatile memory cell.

Die vorstehenden Aufgaben werden durch das Verfahren gemäß dem Anspruch 1 bzw. durch die nichtflüchtige Speicherzelle gemäß dem Anspruch 2 gelöst.The above tasks are accomplished by the method according to the Claim 1 or by the non-volatile memory cell according to the Claim 2 solved.

Die obigen und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.The above and other objects and advantages of the invention will be apparent from the following description.

Die Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen Ausfüh­ rungsbeispiele, die nur verschiedene Arten veranschaulichen, durch die das Prinzip der Erfindung realisiert werden kann.The description and the accompanying drawings illustrate embodiments Examples that only illustrate different ways in which the Principle of the invention can be realized.

In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:The following is shown in the drawings:

Fig. 1 ist ein Ablaufdiagramm in Form von Querschnitten zum Veranschauli­ chen eines Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen asymmetri­ schen EPROM-Bauelements; Fig. 1 is a flowchart in the form of cross sections illustrating a method for manufacturing an asymmetrical EPROM device according to the invention;

Fig. 2 ist ein Diagramm, das Gateströme abhängig von Gatespannungen bei einem erfindungsgemäßen und einem herkömmlichen Bauelement zeigt; Fig. 2 is a diagram showing gate currents versus gate voltages in a device according to the invention and a conventional device;

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Programmierge­ schwindigkeit und Programmierwegen für die Erfindung und den Stand der Technik zeigt; Fig. 3 is a diagram showing the relationship between the programming speed and programming paths for the invention and the prior art;

Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt eines herkömmlichen symmetrischen EPROM-Bauelements; Fig. 4 is a schematic cross section of a conventional symmetrical EPROM device;

Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm in Querschnitten zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen eines herkömmli­ chen asymmetrischen EPROMs; und Fig. 5 is a flow chart in cross sections illustrating a method of manufacturing a conventional asymmetrical EPROM; and

Fig. 6 ist ein schematischer Querschnitt eines herkömmlichen asymmetrischen EEPPROM-Bauelements. Fig. 6 is a schematic cross section of a conventional asymmetric EEPPROM device.

In einem durch Fig. 1A veranschaulichten Schritt A wird über einem p-Halbleiter 51 ein dicker CVD-Oxidfilm 53 abgeschie­ den.In a step A illustrated by FIG. 1A, a thick CVD oxide film 53 is deposited over a p-type semiconductor 51 .

Anschließend wird in einem Schritt B der CVD-Oxidfilm 53 mit einem Photoresistfilm beschichtet, der dann einem Musterbil­ dungsvorgang unterzogen wird, um ein Photoresistmuster 55 nur in einem Abschnitt zurückzulassen, in dem in einem spä­ teren Schritt ein Sourcebereich auszubilden ist. Infolge­ dessen wird ein Teil des CVD-Films freigelegt.Then, in a step B, the CVD oxide film 53 is coated with a photoresist film, which is then subjected to a pattern formation process to leave a photoresist pattern 55 only in a portion in which a source region is to be formed in a later step. As a result, part of the CVD film is exposed.

Danach wird der freigelegte CVD-Oxidfilm 53 in einem Schritt C unter Verwendung des Photoresistfilms als Maske einer Photoätzbehandlung unterzogen, gefolgt von der Ausbildung eines Gateisolierfilms 57 über dem sich ergebenden Substrat mit entferntem CVD-Film.Thereafter, the exposed CVD oxide film 53 is subjected to photoetching using the photoresist film as a mask in a step C, followed by formation of a gate insulating film 57 over the resulting substrate with the CVD film removed.

In einem Schritt D werden ein erster Polysiliziumfilm 59, ein Zwischenschicht-Isolierfilm 61 und ein zweiter Polysili­ ziumfilm 63 aufeinanderfolgend jeweils ganz über der sich ergebenden Struktur abgeschieden.In a step D, a first polysilicon film 59 , an interlayer insulating film 61 and a second polysilicon film 63 are successively deposited entirely over the resulting structure.

In einem Schritt E wird ein Rückätzprozeß ausgeführt, um ein Gate 65 an einem Seitenteil des CVD-Oxidfilms auszubilden, wodurch ein als Seitenwand ausgebildetes Gate vorliegt. Wäh­ rend dieses Prozesses wird der erste Polysiliziumfilm 59 als potentialfreies Gate ausgebildet, während der zweite Poly­ siliziumfilm 63 als Steuergate ausgebildet wird.In step E, an etch back process is carried out to form a gate 65 on a side part of the CVD oxide film, whereby there is a gate formed as a side wall. During this process, the first polysilicon film 59 is formed as a floating gate, while the second polysilicon film 63 is formed as a control gate.

Demgemäß weist das Gate 65 das potentialfreie Gate 59, das Steuergate 69 und den zwischen diesen ausgebildeten Zwi­ schenschicht-Isolierfilm 61 auf, was zu großem Kapazitäts­ wert führt. Das potentialfreie Gate 59 besteht aus einem eben auf dem Gateisolierfilm 57 ausgebildeten Bereich 59-1 und einem Bereich 59-2, der sich entlang der Seitenwand des CVD-Oxidfilms 53 vom Bereich 59-1 ausgehend rechtwinklig zu diesem erstreckt. Der ebene Bereich 59-1 und der verlängerte Bereich 59-2 weisen gleiche Dicke auf.Accordingly, the gate 65 has the floating gate 59 , the control gate 69 and the interlayer insulating film 61 formed therebetween, resulting in a large capacitance value. The floating gate 59 consists of a region 59-1 just formed on the gate insulating film 57 and a region 59-2 which extends along the side wall of the CVD oxide film 53 from the region 59-1 at right angles to the latter. The flat region 59-1 and the elongated region 59-2 have the same thickness.

Das Steuergate 63 ist so strukturiert, daß es sich in seiner Längsrichtung rechtwinklig zum flachen Bereich 59-2 des po­ tentialfreien Gates 59 erstreckt.The control gate 63 is structured so that it extends at right angles to the flat region 59-2 of the potential-free gate 59 in its longitudinal direction.

Der Zwischenschicht-Isolierfilm 61, der das potentialfreie Gate 59 vom Steuergate 61 isoliert, ist dazwischen angeord­ net, und er besteht aus einem Dünnfilm aus einer dielektri­ schen Substanz mit Oxid-Nitrid-Oxid-Struktur.The interlayer insulating film 61 , which insulates the floating gate 59 from the control gate 61 , is interposed therebetween and is made of a thin film of a dielectric substance having an oxide-nitride-oxide structure.

Erfindungsgemäß werden der erste Polysiliziumfilm 59, der Zwischenschicht-Isolierfilm 61 und der zweite Polysilizium­ film 63 jeweils mit gewünschter Dicke ausgebildet, so daß die Länge des Gates im unteren Submikrometerbereich oder darunter ausgebildet werden kann.According to the first polysilicon film 59 , the interlayer insulating film 61 and the second polysilicon film 63 are each formed with the desired thickness so that the length of the gate can be formed in the lower submicron range or below.

In einem Schritt F werden unter Verwendung des CVD-Oxidfilms 53 und des Gates 65 als Maske n-Dotierstoffe mit hoher Dich­ te in das Substrat eindiffundiert, um einen n+-Diffusions­ bereich 67 mit flachem Übergang in diesem auszubilden. Ein solcher Diffusionsbereich 67 bildet einen Drainbereich, der die im potentialfreien Gate 59 abgespeicherte Information löscht.In a step F, n-dopants with a high density are diffused into the substrate using the CVD oxide film 53 and the gate 65 as a mask in order to form an n + diffusion region 67 with a flat transition therein. Such a diffusion region 67 forms a drain region which deletes the information stored in the floating gate 59 .

Nachfolgend werden, wie dies aus einem Schritt G erkennbar ist, Abstandshalter ausgebildet. Zu diesem Zweck wird der CVD-Oxidfilm 53 entfernt, gefolgt von der Abscheidung eines Oxidfilms über der gesamten Oberfläche der sich ergebenden Struktur. Danach wird der Oxidfilm anisotrop geätzt, um Ab­ standshalter 69 und 70 an den Seitenwänden des Gates 65 aus­ zubilden. Während ein Abstandshalter 69 an einer Seitenwand des Gates 65 ausgebildet wird, wird der andere Abstandshal­ ter 70 an der anderen Seitenwand des Gates 65 ausgebildet.In the following, as can be seen from a step G, spacers are formed. For this purpose, the CVD oxide film 53 is removed, followed by the deposition of an oxide film over the entire surface of the resulting structure. The oxide film is then anisotropically etched to form spacers 69 and 70 on the side walls of the gate 65 . While a spacer 69 is formed on one side wall of the gate 65 , the other spacer 70 is formed on the other side wall of the gate 65 .

Zuletzt werden in einem Schritt H unter Verwendung des Gates 65 und der Abstandshalter 69 und 70 als Maske n-Dotierstoffe mit hoher Dichte in das Substrat implantiert, um Diffusions­ bereiche 71 und 72 mit tiefem Übergang zu schaffen.Finally, in a step H, using the gate 65 and the spacers 69 and 70 as a mask, n-dopants are implanted with high density in the substrate in order to create diffusion regions 71 and 72 with a deep transition.

Der Diffusionsbereich 71, der einen Sourcebereich bildet, ist um die Dicke des Abstandshalters 69 vom Gate entfernt. Der Diffusionsbereich 72, der zusammen mit dem Diffusions­ bereich mit flachem Übergang den Drainbereich bildet, ist um die Dicke des Abstandshalters 70 vom Gate entfernt.The diffusion region 71 , which forms a source region, is removed from the gate by the thickness of the spacer 69 . The diffusion region 72 , which forms the drain region together with the diffusion region with a flat transition, is at a distance from the gate by the thickness of the spacer 70 .

Was den Drainbereich betrifft, besteht er aus dem Diffu­ sionsbereich 67 mit flachem Übergang und hoher Fremdstoff­ dichte, der unter dem potentialfreien Gate 59 liegt, und dem Diffusionsbereich mit tiefem Übergang und hoher Fremdstoff­ dichte, der anschließend an den Diffusionsbereich 67 mit flachem Übergang so ausgebildet ist, daß das Gate 65 den Drainbereich teilweise überlappt. Andererseits besteht der Sourcebereich nur aus dem Diffusionsbereich mit tiefem Über­ gang mit hoher Fremdstoffdichte, der nicht mit dem poten­ tialfreien Gate überlappt. Demgemäß weisen der Sourcebereich und der Drainbereich asymmetrische Struktur auf.As for the drain region, it consists of the diffusion region 67 with a flat transition and high foreign matter density, which lies below the floating gate 59 , and the diffusion region with a deep transition and high foreign matter density, which is subsequently formed on the diffusion region 67 with a flat transition is that gate 65 partially overlaps the drain region. On the other hand, the source region consists only of the diffusion region with a deep transition with a high impurity density, which does not overlap with the potential-free gate. Accordingly, the source region and the drain region have an asymmetrical structure.

Der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte nicht­ flüchtige Speicher weist folgendes auf: ein Halbleitersub­ strat von erstem Leitungstyp; einen auf dem Substrat ausge­ bildeten Gateisolierfilm; ein potentialfreies Gate, das aus zwei integral hergestellten Bereichen besteht, von denen der eine flach auf dem Gatefilm liegt und sich der andere von einem Endbereich des ersten Bereichs rechtwinklig zu diesem erstreckt, ein sich in Längsrichtung erstreckendes Steuer­ gate, das über dem anderen Endteil des flachen Bereichs des potentialfreien Gates liegt und rechtwinklig zum flachen Be­ reich steht; eine Zwischenschichtisolierung, die zwischen dem potentialfreien Gate und dem Steuergate angeordnet ist und für große Kapazität sorgt; ein Paar Abstandshalter, von denen der eine an einer Seitenwand des verlängerten Bereichs des potentialfreien Gates ausgebildet ist und der andere an der Seitenwand ausgebildet ist, die aus dem potentialfreien Gate und dem Steuergate besteht; einen Sourcebereich hoher Dichte zweiten Leitungstyps, der im Substrat ausgebildet ist und um die Dicke des ersteren Abstandshalters vom poten­ tialfreien Gate entfernt ist; einen ersten Drainbereich hoher Dichte vom zweiten Leitungstyp, der im Substrat ausge­ bildet ist und unter dem potentialfreien Gate mit diesem überlappt; und einen zweiten Drainbereich hoher Dichte vom zweiten Leitungstyp, der um die Dicke des letzteren Ab­ standshalters vom potentialfreien Gate entfernt ist und anschließend an den ersten Drainbereich hoher Dichte liegt.The one produced by the method according to the invention is not volatile memory has the following: a semiconductor sub strat of the first line type; one on the substrate formed gate insulating film; a floating gate that is out consists of two integrally manufactured areas, of which the  one lies flat on the gate film and the other of an end region of the first region perpendicular to this extends, a longitudinally extending control gate over the other end part of the flat area of the potential-free gates and is perpendicular to the flat Be stands rich; an interlayer insulation that between the floating gate and the control gate is arranged and provides great capacity; a pair of spacers, from which one on a side wall of the extended area of the floating gate is formed and the other on the side wall is formed, which consists of the floating Gate and control gate; a source area higher Density of the second conductivity type, which is formed in the substrate is and by the thickness of the former spacer from the pot zero gate is removed; a first drain area high density of the second conductivity type, which out in the substrate forms and under the floating gate with this overlaps; and a second high density drain region of second conduction type, the thickness of the latter Ab is removed from the floating gate and subsequent to the first high density drain region.

Beim erfindungsgemäßen EEPROM-Bauelement wird Information durch den im Sourcebereich 71 erzeugten Gatestrom in das po­ tentialfreie Gate 59 einprogrammiert, wohingegen Löschung dadurch erzielt wird, daß die im potentialfreien Gate abge­ speicherten Ladungsträger in die Drainbereiche 67 und 72 ab­ gezogen werden.In the EEPROM component according to the invention, information is programmed into the potential-free gate 59 by the gate current generated in the source region 71 , whereas deletion is achieved in that the charge carriers stored in the potential-free gate are drawn into the drain regions 67 and 72 .

In Fig. 2 sind Gateströme abhängig von Gatespannungen bei einem erfindungsgemäßen und einem herkömmlichen Bauelement dargestellt. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist das erfindungs­ gemäße Bauelement hinsichtlich des Gatestroms dem herkömm­ lichen Bauelement überlegen. In FIG. 2 gate currents are shown depending on the gate voltages at a the present invention and a conventional device. As shown in Fig. 2, the component according to the Invention is superior to the conventional component in terms of gate current.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Pro­ grammgeschwindigkeit und den Programmwegen für die Erfindung und den Stand der Technik zeigt. Aus der Figur ist deutlich erkennbar, daß die Programmiergeschwindigkeit bei der Erfin­ dung ausgezeichnet ist. Fig. 3 is a diagram showing the relationship between the program speed and the program paths for the invention and the prior art. From the figure it can be clearly seen that the programming speed in the invention is excellent.

Wie vorstehend beschrieben, liegt bei einem herkömmlichen nichtflüchtigen Speicher mit Schichtstruktur das Steuergate flach über dem potentialfreien Gate, wodurch lediglich die Unterseite des Steuergates mit der Oberseite des potential­ freien Gates überlappt, wodurch der Kopplungsgrad gering ist. Demgegenüber ist beim erfindungsgemäßen nichtflüchtigen Speicher das potentialfreie Gate L-förmig, wodurch es mit zwei Oberflächen des Steuergates überlappen kann, d. h. mit der Unterseite und der einen Seitenfläche des Steuergates, so daß der Kopplungsgrad verbessert ist.As described above, a conventional one non-volatile memory with a layer structure the control gate flat above the floating gate, which means that only the Bottom of the control gate with the top of the potential free gates overlap, making the degree of coupling low is. In contrast, is non-volatile in the invention Store the floating gate in an L-shape, which means that it can overlap two surfaces of the control gate, d. H. With the underside and one side surface of the control gate, so that the degree of coupling is improved.

Darüber hinaus überlappt sich der Sourcebereich nicht unter­ halb des Gates mit diesem, sondern es ist um die Dicke des Abstandshalters von diesem entfernt, was zur asymmetrischen Struktur des nichtflüchtigen Speichers beiträgt, zusammen mit der Tatsache, daß der Drainbereich bis unter das Gate reicht, wodurch der Gatestrom maximiert werden kann. Demge­ mäß ist eine hohe Programmiergeschwindigkeit selbst mit ge­ ringer Spannung möglich, wie in den Fig. 2 und 3 darge­ stellt.In addition, the source region does not overlap with it below half of the gate, but is spaced from it by the thickness of the spacer, which contributes to the asymmetrical structure of the non-volatile memory, together with the fact that the drain region extends below the gate, thereby the gate current can be maximized. Accordingly, a high programming speed is possible even with low voltage, as shown in FIGS . 2 and 3 Darge.

Ferner können das potentialfreie Gate und das Steuergate gemäß der Erfindung durch einen üblichen Ätzprozeß an der Seitenwand im unteren Submikrometerbereich oder darunter ausgebildet werden. Darüber hinaus kann durch die Erfindung ein Drainbereich mit flachem Übergang ausgebildet werden, ohne daß ein herkömmlicher Prozeß zum Beseitigen von Ab­ standshaltern erforderlich ist, wodurch der Integrationsgrad des Bauelements verbessert werden kann.Furthermore, the floating gate and the control gate according to the invention by a conventional etching process on the Sidewall in the lower submicrometer range or below be formed. In addition, the invention a drain region with a flat transition is formed, without a conventional process for eliminating Ab is required, which increases the degree of integration of the component can be improved.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen einer nichtflüchtigen Speicherzelle mit den fol­ genden Schritten:
  • - Abscheiden eines CVD-Oxidfilms (53) über einem Halbleitersubstrat (51) von erstem Leitungstyp;
  • - Photoätzen des CVD-Oxidfilms (53), um einen Teil desselben auf dem Halbleitersubstrat (51) zurückzulassen;
  • - Ausbilden eines Gateoxidfilms (57) auf dem freigelegten Teil des Halblei­ tersubstrats (51);
  • - Aufeinanderfolgendes Aufbringen eines ersten Polysiliziumfilms (59), eines Isolierfilms (61) und eines zweiten Polysiliziumfilms (63);
  • - Rückätzen des ersten Polysiliziumfilms (59), des Isolierfilms (61) und des zweiten Polysiliziumfilms (63), um einen Gatestapel zu bilden, der aus einer potentialfreien Gateelektrode (59) an einer Seitenwand des CVD-Oxidfilms (53), einem Zwischenschichtisolierfilm (61) und einer Steuergateelektrode (63) besteht, wobei die potentialfreie Gateelektrode (59) L-förmig ausgebildet wird und zwei Bereiche (59-1, 59-2) aufweist, von denen ein flacher Bereich (59-1) an den Gateoxidfilm (57) angrenzt und sich ein anderer Bereich (59-2) von ei­ nem ersten Endabschnitt des flachen Bereichs (59-1) aus rechtwinklig zum flachen Bereich (59-1) erstreckt, die Steuergateelektrode (63) sich in Längs­ richtung erstreckt und über einem zweiten Endabschnitt des flachen Bereichs (59-1) der potentialfreien Gateelektrode und rechtwinklig zum flachen Bereich (59-1) steht, und der Zwischenschichtisolierfilm (61) zwischen der potential­ freien Gateelektrode (59) und der Steuergateelekrode (63) liegt und für eine große Kapazität sorgt;
  • - Implantieren von Dotierstoffen von zweitem Leitungstyp in das Halblei­ tersubstrat (51), um einen Drainbereich (67) hoher Dichte mit flachem Über­ gang zu erzielen;
  • - Beseitigen des CVD-Oxidfilms (53);
  • - Auftragen eines Oxidfilms über der gesamten sich ergebenden Struktur;
  • - anisotropes Ätzen des Oxidfilms, um Abstandshalter (69, 70) an beiden Seiten des Gatestapels auszubilden; und
  • - Implantieren von Dotierstoffen zweiten Leitungstyps in das Halbleiter­ substrat (51), um einen Sourcebereich (71) hoher Dichte mit tiefem Übergang und einen Drainbereich (72) hoher Dichte mit tiefem Übergang herzustellen.
1. A method for producing a non-volatile memory cell with the following steps:
  • - depositing a CVD oxide film ( 53 ) over a semiconductor substrate ( 51 ) of the first conductivity type;
  • - Photoetching the CVD oxide film ( 53 ) to leave a part of it on the semiconductor substrate ( 51 );
  • - Forming a gate oxide film ( 57 ) on the exposed part of the semiconductor substrate ( 51 );
  • - successively applying a first polysilicon film ( 59 ), an insulating film ( 61 ) and a second polysilicon film ( 63 );
  • - Etching back the first polysilicon film ( 59 ), the insulating film ( 61 ) and the second polysilicon film ( 63 ) to form a gate stack which consists of a floating gate electrode ( 59 ) on a side wall of the CVD oxide film ( 53 ), an interlayer insulating film ( 61 ) and a control gate electrode ( 63 ), the floating gate electrode ( 59 ) being L-shaped and having two regions ( 59-1 , 59-2 ), of which a flat region ( 59-1 ) is connected to the gate oxide film ( 57 ) and another region ( 59-2 ) extends from a first end portion of the flat region ( 59-1 ) at right angles to the flat region ( 59-1 ), the control gate electrode ( 63 ) extends in the longitudinal direction and over a second end portion of the flat portion ( 59-1 ) of the floating gate electrode and perpendicular to the flat portion ( 59-1 ), and the interlayer insulating film ( 61 ) between the floating gate electrode ( 59 ) and the S expensive gate electrode ( 63 ) and ensures a large capacity;
  • - implanting dopants of the second conductivity type in the semiconductor substrate ( 51 ) in order to achieve a drain region ( 67 ) of high density with a flat transition;
  • - removing the CVD oxide film ( 53 );
  • - applying an oxide film over the entire resulting structure;
  • - anisotropically etching the oxide film to form spacers ( 69 , 70 ) on both sides of the gate stack; and
  • - Implanting dopants of the second conductivity type into the semiconductor substrate ( 51 ) in order to produce a source region ( 71 ) of high density with a low transition and a drain region ( 72 ) of high density with a low transition.
2. Nichtflüchtige Speicherzelle mit:
einem Halbleitersubstrat (51) von erstem Leitungstyp;
einem auf den Halbleitersubstrat (51) ausgebildeten Gateisolierfilm (57);
einer potentialfreien Gateelektrode (59) die L-förmig ausgebildet ist und zwei Bereiche (59-1, 59-2) aufweist, von denen ein flacher Bereich (59-1) an den Gateisolierfilm (57) angrenzt und sich ein anderer Bereich (59-2) von ei­ nem ersten Endabschnitt des flachen Bereichs (59-1) aus rechtwinklig zum flachen Bereich (59-1) erstreckt;
eine Steuergateelektrode (63), die sich in Längsrichtung erstreckt und über dem zweiten Endabschnitt des flachen Bereichs (59-1) der potentialfrei­ en Gateelektrode (59) rechtwinklig zu dem flachen Bereich (59-1) liegt;
einer Zwischenschichtisolierung (61), die zwischen der potentialfreien Gateelektrode (59) und der Steuergateelektrode (63) liegt und für eine große Kapazität sorgt;
einem Paar Abstandshalter (69, 70), von denen der erste Abstandshalter (69) an einer Seitenwand des anderen Bereichs (59-2) der potentialfreien Ga­ teelektrode (59) angrenzt und der zweite Abstandshalter (70) an den flachen Bereich (59-1) der potentialfreien Gateelektrode (59) und an die Steuerga­ teelektrode (63) angrenzt;
einem Sourcebereich (71) hoher Dichte und von zweitem Leitungstyp, der im Halbleitersubstrat (51) ausgebildet ist und um die Dicke des ersten Abstandshalters (69) von der potentialfreien Gateelektrode (59) entfernt ist;
einem ersten Drainbereich (67) hoher Dichte, der bis unter die potential­ freie Gateelektrode (59) reicht; und
einem zweiten Drainbereich (72) vom zweiten Leitungstyp, der um die Dicke des zweiten Abstandshalters (70) von der potentialfreien Gateelektrode (59) entfernt liegt und anschließend an den ersten Drainbereich (67) hoher Dichte liegt.
2. Non-volatile memory cell with:
a first conductivity type semiconductor substrate ( 51 );
a gate insulating film ( 57 ) formed on the semiconductor substrate ( 51 );
a potential-free gate electrode ( 59 ) which is L-shaped and has two regions ( 59-1 , 59-2 ), of which a flat region ( 59-1 ) adjoins the gate insulating film ( 57 ) and another region ( 59 -2 ) extending from a first end portion of the flat portion ( 59-1 ) perpendicular to the flat portion ( 59-1 );
a control gate electrode ( 63 ) extending longitudinally and overlying the second end portion of the flat region ( 59-1 ) of the floating gate electrode ( 59 ) perpendicular to the flat region ( 59-1 );
an interlayer insulation ( 61 ) which lies between the floating gate electrode ( 59 ) and the control gate electrode ( 63 ) and ensures a large capacitance;
a pair of spacers ( 69 , 70 ), of which the first spacer ( 69 ) is adjacent to a side wall of the other region ( 59-2 ) of the floating gate electrode ( 59 ) and the second spacer ( 70 ) is adjacent to the flat region ( 59- 1 ) the floating gate electrode ( 59 ) and the control gate electrode ( 63 ) adjoins;
a high density and second conductivity type source region ( 71 ) formed in the semiconductor substrate ( 51 ) and spaced from the floating gate electrode ( 59 ) by the thickness of the first spacer ( 69 );
a first high density drain region ( 67 ) which extends below the floating gate electrode ( 59 ); and
a second drain region ( 72 ) of the second conductivity type, which is located by the thickness of the second spacer ( 70 ) from the floating gate electrode ( 59 ) and is then adjacent to the first high density drain region ( 67 ).
3. Nichtflüchtige Speicherzelle nach Anspruch 2, bei dem die Tiefe des Übergangs im zweiten Drainbereich (72) so tief ist wie diejenige im Sourcebe­ reich (71), jedoch tiefer als diejenige im ersten Drainbereich (67).3. The non-volatile memory cell according to claim 2, wherein the depth of the transition in the second drain region ( 72 ) is as deep as that in the source region ( 71 ), but deeper than that in the first drain region ( 67 ). 4. Nichtflüchtige Speicherzelle nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, dass der erste Drainbereich (67) als Pfad zum Lö­ schen von in der potentialfreien Gateelektrode (59) abgespeicherter Informati­ on dient. 4. Non-volatile memory cell according to one of claims 2 or 3, characterized in that the first drain region ( 67 ) serves as a path for erasing information stored in the floating gate electrode ( 59 ). 5. Nichtflüchtige Speicherzelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine untere Fläche und eine Seitenfläche der Steuerga­ teelektrode (63) an die Oberfläche des flachen Bereichs (59-1) und an eine Seitenfläche des anderen Bereichs (59-2) der potentialfreien Gateelektrode (59) angrenzen.5. Non-volatile memory cell according to one of claims 2 to 4, characterized in that a lower surface and a side surface of the control gate electrode ( 63 ) on the surface of the flat region ( 59-1 ) and on a side surface of the other region ( 59-2 ) of the floating gate electrode ( 59 ). 6. Nichtflüchtige Speicherzelle nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flache Bereich (59-1) und der andere Be­ reich (59-2) der potentialfreien Gateelektrode (59) gleiche Dicke aufweisen.6. Non-volatile memory cell according to one of the preceding claims, characterized in that the flat region ( 59-1 ) and the other loading region ( 59-2 ) of the floating gate electrode ( 59 ) have the same thickness.
DE4335834A 1993-10-12 1993-10-20 Non-volatile memory cell with an L-shaped floating gate electrode and method for its production Expired - Fee Related DE4335834C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/135,261 US5459091A (en) 1993-10-12 1993-10-12 Method for fabricating a non-volatile memory device
DE4335834A DE4335834C2 (en) 1993-10-12 1993-10-20 Non-volatile memory cell with an L-shaped floating gate electrode and method for its production

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/135,261 US5459091A (en) 1993-10-12 1993-10-12 Method for fabricating a non-volatile memory device
DE4335834A DE4335834C2 (en) 1993-10-12 1993-10-20 Non-volatile memory cell with an L-shaped floating gate electrode and method for its production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4335834A1 DE4335834A1 (en) 1995-05-11
DE4335834C2 true DE4335834C2 (en) 2003-05-28

Family

ID=25930575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4335834A Expired - Fee Related DE4335834C2 (en) 1993-10-12 1993-10-20 Non-volatile memory cell with an L-shaped floating gate electrode and method for its production

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5459091A (en)
DE (1) DE4335834C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006039897B4 (en) * 2005-09-02 2010-08-05 Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon Nonvolatile memory with L-shaped floating gate electrodes and method of making same

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5460988A (en) * 1994-04-25 1995-10-24 United Microelectronics Corporation Process for high density flash EPROM cell
KR0136528B1 (en) * 1994-07-30 1998-09-15 문정환 Non-volatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
US5949117A (en) * 1995-12-26 1999-09-07 Micron Technology, Inc. Highly efficient transistor for fast programming of flash memories
KR0179163B1 (en) * 1995-12-26 1999-03-20 문정환 Method of manufacturing non-volatile memory cell
KR100223927B1 (en) * 1996-07-31 1999-10-15 구본준 Field effect transistor and manufacture thereof
US5817561A (en) * 1996-09-30 1998-10-06 Motorola, Inc. Insulated gate semiconductor device and method of manufacture
US5759920A (en) * 1996-11-15 1998-06-02 International Business Machines Corporation Process for making doped polysilicon layers on sidewalls
US5895241A (en) * 1997-03-28 1999-04-20 Lu; Tao Cheng Method for fabricating a cell structure for mask ROM
US5907775A (en) * 1997-04-11 1999-05-25 Vanguard International Semiconductor Corporation Non-volatile memory device with high gate coupling ratio and manufacturing process therefor
EP0926260A3 (en) * 1997-12-12 2001-04-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Using antibody - antigen interaction for formation of a patterened metal film
TW406417B (en) * 1998-08-06 2000-09-21 United Microelectronics Corp Manufacture of the cylinder-type capacitor of DRAM
KR100437470B1 (en) * 2001-01-31 2004-06-23 삼성전자주식회사 Semiconductor device having a flash memory cell and fabrication method thereof
US6541815B1 (en) * 2001-10-11 2003-04-01 International Business Machines Corporation High-density dual-cell flash memory structure
US6908817B2 (en) * 2002-10-09 2005-06-21 Sandisk Corporation Flash memory array with increased coupling between floating and control gates
US7105406B2 (en) * 2003-06-20 2006-09-12 Sandisk Corporation Self aligned non-volatile memory cell and process for fabrication
KR100546379B1 (en) * 2003-09-15 2006-01-26 삼성전자주식회사 Local SONOS type Non-volatile memory device by self-aligned technique and manufacturing method thereof
JP4851697B2 (en) * 2003-09-15 2012-01-11 三星電子株式会社 Local nitride SONOS device having self-aligned ONO structure and method of manufacturing the same
US7183153B2 (en) * 2004-03-12 2007-02-27 Sandisk Corporation Method of manufacturing self aligned non-volatile memory cells
US7157341B2 (en) * 2004-10-01 2007-01-02 International Business Machines Corporation Gate stacks
US7482223B2 (en) * 2004-12-22 2009-01-27 Sandisk Corporation Multi-thickness dielectric for semiconductor memory
KR100781563B1 (en) * 2005-08-31 2007-12-03 삼성전자주식회사 Non-volatile Memory device and method for manufacturing the same
KR101088061B1 (en) 2005-10-24 2011-11-30 삼성전자주식회사 Non-volatile memory devices having a flating gate and methods of forming the same
US7541240B2 (en) * 2005-10-18 2009-06-02 Sandisk Corporation Integration process flow for flash devices with low gap fill aspect ratio
US7494860B2 (en) * 2006-08-16 2009-02-24 Sandisk Corporation Methods of forming nonvolatile memories with L-shaped floating gates
KR20120041806A (en) 2006-08-16 2012-05-02 샌디스크 코포레이션 Nonvolatile memories with shaped floating gates
US7755132B2 (en) * 2006-08-16 2010-07-13 Sandisk Corporation Nonvolatile memories with shaped floating gates
US7838371B2 (en) * 2006-11-06 2010-11-23 Nxp B.V. Method of manufacturing a FET gate
US7795080B2 (en) * 2007-01-15 2010-09-14 Sandisk Corporation Methods of forming integrated circuit devices using composite spacer structures
US7592225B2 (en) * 2007-01-15 2009-09-22 Sandisk Corporation Methods of forming spacer patterns using assist layer for high density semiconductor devices
US7773403B2 (en) * 2007-01-15 2010-08-10 Sandisk Corporation Spacer patterns using assist layer for high density semiconductor devices
JP5091504B2 (en) * 2007-02-28 2012-12-05 株式会社東芝 Semiconductor memory device
US7704832B2 (en) * 2007-04-02 2010-04-27 Sandisk Corporation Integrated non-volatile memory and peripheral circuitry fabrication
US7592223B2 (en) * 2007-04-02 2009-09-22 Sandisk Corporation Methods of fabricating non-volatile memory with integrated select and peripheral circuitry and post-isolation memory cell formation
KR100898440B1 (en) * 2007-06-27 2009-05-21 주식회사 동부하이텍 Method for fabricating flash memory device
US8546152B2 (en) * 2007-12-19 2013-10-01 Sandisk Technologies Inc. Enhanced endpoint detection in non-volatile memory fabrication processes
US7807529B2 (en) * 2007-12-19 2010-10-05 Sandisk Corporation Lithographically space-defined charge storage regions in non-volatile memory
US7888210B2 (en) * 2007-12-19 2011-02-15 Sandisk Corporation Non-volatile memory fabrication and isolation for composite charge storage structures
US7615447B2 (en) * 2007-12-19 2009-11-10 Sandisk Corporation Composite charge storage structure formation in non-volatile memory using etch stop technologies
US7736973B2 (en) * 2008-01-25 2010-06-15 Sandisk Corporation Non-volatile memory arrays having dual control gate cell structures and a thick control gate dielectric and methods of forming
CN101419972B (en) * 2008-11-13 2012-12-12 上海宏力半导体制造有限公司 High-efficient erasing and writing flash memory in grating

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4852062A (en) * 1987-09-28 1989-07-25 Motorola, Inc. EPROM device using asymmetrical transistor characteristics
US5138573A (en) * 1987-06-12 1992-08-11 Commissariat A L'energie Atomique Non-volatile storage cell
JPH06158272A (en) * 1992-11-17 1994-06-07 Ulvac Japan Ltd Resistance film and production thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5422170A (en) * 1977-07-20 1979-02-19 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
JPS6158272A (en) * 1984-08-29 1986-03-25 Toshiba Corp Manufacture of non-voltile semiconductor memory
US4698787A (en) * 1984-11-21 1987-10-06 Exel Microelectronics, Inc. Single transistor electrically programmable memory device and method
JPS6285468A (en) * 1985-10-09 1987-04-18 Nippon Denso Co Ltd Nonvolatile semiconductor memory
JP2646591B2 (en) * 1987-11-27 1997-08-27 ソニー株式会社 Non-volatile memory device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5138573A (en) * 1987-06-12 1992-08-11 Commissariat A L'energie Atomique Non-volatile storage cell
US4852062A (en) * 1987-09-28 1989-07-25 Motorola, Inc. EPROM device using asymmetrical transistor characteristics
JPH06158272A (en) * 1992-11-17 1994-06-07 Ulvac Japan Ltd Resistance film and production thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006039897B4 (en) * 2005-09-02 2010-08-05 Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon Nonvolatile memory with L-shaped floating gate electrodes and method of making same

Also Published As

Publication number Publication date
DE4335834A1 (en) 1995-05-11
US5459091A (en) 1995-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4335834C2 (en) Non-volatile memory cell with an L-shaped floating gate electrode and method for its production
DE19511846C2 (en) Two-channel EEPROM trench memory cell on SOI and method for producing the same
DE19512431C2 (en) Semiconductor memory cell with random access to silicon-on-insulator with double control gates and their manufacturing process
DE69733630T2 (en) EEPROM and NVRAM low voltage transistors and methods of manufacture
DE4016346C2 (en) Non-volatile semiconductor memory device and a method of manufacturing the same
DE4114344C2 (en) Manufacturing method and structure of a non-volatile semiconductor memory device with a memory cell arrangement and a peripheral circuit
DE69432568T2 (en) SELF-ADJUSTING FLASH EEPROM CELL WITH DOUBLE BIT-DIVIDED GAT
DE3816358C2 (en)
DE19747776C2 (en) Flash semiconductor memory with stack gate and method for its production
DE19730762B4 (en) Flash memory cell and method for its manufacture
DE102004006505B4 (en) Charge trapping memory cell and manufacturing process
DE19617632A1 (en) Non-volatile memory cell device, e.g. ROM cell
DE19648285C2 (en) Flash memory and method of making the same
DE3029539A1 (en) NON-VOLATILE PROGRAMMABLE INTEGRATED SEMICONDUCTOR MEMORY CELL
DE10228565A1 (en) Non-volatile memory device and manufacturing method thereof
DE102004043517B4 (en) Semiconductor memory device with memory cells with floating gate electrode and manufacturing method
DE19639026C1 (en) Self-aligned non-volatile memory cell
DE10206057B4 (en) Non-volatile memory device and method for its manufacture
DE19748495C2 (en) EEPROM cell structure and method for programming or deleting selected EEPROM cell structures and EEPROM cell field
DE10204873C1 (en) Manufacturing process for memory cell
DE10238784A1 (en) Non-volatile semiconductor memory element and associated manufacturing and control method
DE19748910C2 (en) Method of manufacturing a high packing density EEPROM cell
DE102006053438A1 (en) Semiconductor structure, semiconductor memory device and method of making the same
DE3230067A1 (en) PERMANENT STORAGE DEVICE
DE3871823T2 (en) SEMICONDUCTOR MEMORY ARRANGEMENT.

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8304 Grant after examination procedure
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130501